Der Klimawandel entzieht Flüssen weltweit stetig Sauerstoff, so eine neue Studie, die am 15. Mai in Science Advances veröffentlicht wurde. Forscher fanden heraus, dass dieser langfristige Sauerstoffrückgang in den meisten Flusssystemen stattfindet, wobei tropische Flüsse am stärksten gefährdet sind. Die Ergebnisse weisen auf die dringende Notwendigkeit von Strategien hin, die darauf abzielen, den Sauerstoffverlust in Süßwasserökosystemen zu verlangsamen – denn offenbar müssen auch Fische atmen.

Die Studie wurde von Prof. Kun Shi vom Nanjing Institute of Geography and Limnology (NIGLAS) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften geleitet. Dr. Qi Guan fungierte als Erstautor, und an dem Projekt war auch ein Forscher der Tongji-Universität beteiligt. Also, drei Hochrufe auf internationale Zusammenarbeit bei schlechten Nachrichten.

Gelöster Sauerstoff spielt eine entscheidende Rolle für die Gesundheit von Flussökosystemen. Er unterstützt Wasserorganismen, hilft, die Biodiversität zu erhalten, und beeinflusst wichtige biogeochemische Prozesse. Wenn der Sauerstoffgehalt sinkt, kann sich die Flussgesundheit verschlechtern, was Fische und andere Süßwasserarten gefährdet. Mit anderen Worten: Wasser ohne Sauerstoff ist nur nasse Leere.

Um zu untersuchen, wie sich der Sauerstoffgehalt in Flüssen im Laufe der Zeit verändert hat, verwendeten die Forscher einen maschinellen Lernalgorithmus (Stacking), um Beobachtungen von 21.439 Flussabschnitten weltweit aus fast vier Jahrzehnten (1985–2023) zu analysieren. Ihre Analyse ergab einen klaren globalen Trend. Der Sauerstoffgehalt in Flüssen sank um durchschnittlich -0,045 mg L-1 pro Jahrzehnt, und 78,8 % der in die Studie einbezogenen Flüsse zeigten Anzeichen von Sauerstoffverarmung. Das ist eine Menge Flüsse, die den Atem anhalten.

Die stärksten Sauerstoffverluste wurden in tropischen Flüssen zwischen 20°S und 20°N festgestellt, darunter Flüsse in Indien. Dieses Ergebnis überraschte die Forscher, da Wissenschaftler zuvor erwartet hatten, dass Flüsse in höheren Breiten, wo die Erwärmung oft intensiver ist, dem größten Sauerstoffverarmungsrisiko ausgesetzt sind. Stattdessen zeigte die Studie, dass tropische Flüsse bereits tendenziell niedrigere Sauerstoffkonzentrationen aufweisen, was sie besonders anfällig macht, wenn die Sauerstoffwerte weiter sinken. In Kombination mit schnelleren Sauerstoffverarmungsraten erhöhen diese Bedingungen die Wahrscheinlichkeit von Hypoxie-Ereignissen, bei denen der Sauerstoff zu knapp wird, um viele Formen von Wasserleben zu unterstützen. Also, tropische Fische, fangt an, eure Luftanhalte-Gesichter zu üben.

Die Forscher untersuchten auch, wie sich Flussströmungsmuster und Stauhaltungen durch Dämme auf den Sauerstoffrückgang auswirken. Sowohl Niedrigwasser- als auch Hochwasserbedingungen schienen die Sauerstoffverarmung im Vergleich zu Normalwasserbedingungen teilweise zu verringern. Flüsse mit Niedrigwasserbedingungen wiesen eine um 18,6 % geringere Sauerstoffverarmungsrate auf, während Hochwasserbedingungen mit einer um 7,0 % geringeren Rate verbunden waren. Die Goldlöckchen-Zone für Flussströmung ist also anscheinend extrem – niedrig oder hoch, nur nicht mittel.

Stauhaltungen durch Dämme hatten je nach Stauseetiefe unterschiedliche Auswirkungen. In flachen Stauseen beschleunigte die Stauhaltung den Sauerstoffverlust. In tieferen Stauseen hingegen trug sie dazu bei, die Sauerstoffverarmung im gestauten Bereich zu verringern. Es stellt sich heraus, dass die Tiefe eine Rolle spielt, sogar für Sauerstoff.

Weitere Analysen zeigten, dass die abnehmende Sauerstofflöslichkeit aufgrund der Klimaerwärmung der Haupttreiber des globalen Sauerstoffrückgangs war und 62,7 % der beobachteten Veränderungen ausmachte. Der Ökosystemstoffwechsel, beeinflusst durch Faktoren wie Temperatur, Licht und Wasserfluss, trug 12 % zur Sauerstoffverarmung bei. Das Team untersuchte auch die Rolle von Hitzewellen. Ihre Ergebnisse zeigten, dass Hitzewellenereignisse 22,7 % der globalen Flusssauerstoffverarmung ausmachten. Hitzewellen erhöhten die Sauerstoffverarmungsrate um 0,01 mg L-1 pro Jahrzehnt im Vergleich zu Bedingungen unter durchschnittlichen klimatologischen Temperaturen. Hitzewellen sind also quasi der schlimmste Feind des Flusses – und sie geben sich nicht einmal Mühe.

Insgesamt unterstreichen die Ergebnisse die wachsenden Auswirkungen der Klimaerwärmung auf fließende Süßwasserökosysteme, auch als lotische Ökosysteme bekannt. Die Forscher sagen, dass tropische Flüsse als oberste Priorität für Minderungsbemühungen betrachtet werden sollten, die darauf abzielen, eine Verschlimmerung der Sauerstoffverarmung zu verhindern. Die Studie liefert auch eine wissenschaftliche Grundlage für